Aus der Klinik für Gastroenterologie und gastrointestinale Onkologie (Prof. Dr. med. V. Ellenrieder)
der Medizinischen Fakultät der Universität Göttingen
INAUGURAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Georg-August-Universität zu Göttingen
vorgelegt von
Melissa Porsche
aus Bochum
Göttingen 2019
Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die Lebersteifigkeit, gemessen mit 2D- Scherwellen-Elastographie (Gerät:
LOGIQ E9) bei freiwilligen Probanden
Dekan: Prof. Dr. rer. nat. H. K. Kroemer
Betreuungsausschuss
Betreuer: PD Dr. Dr. med. A. Neeße
Ko-Betreuer: PD Dr. med. H. Rosewich
Prüfungskommission
Referent/in ..……….
Ko-Referent/in: ..……….
Drittreferent/in: …..……….
Datum der mündlichen Prüfung: ………..
Hiermit erkläre ich, die Dissertation mit dem Titel "Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die Lebersteifigkeit, gemessen mit 2D-Scherwellen-Elastographie (Gerät: LOGIQ E9) bei frei- willigen Probanden" eigenständig angefertigt und keine ande- ren als die von mir angegebenen Quellen und Hilfsmittel ver- wendet zu haben.
Göttingen, den ……… ………
(Melissa Porsche)
Teile dieser Dissertation wurden im Februar 2019 in Ultrasound in Medicine and Biology als folgendes Manuskript publiziert:
Petzold G, Porsche M, Ellenrieder V, Kunsch S, Neesse A (2019): Impact of Food Intake on Liver
Stiffness Determined by 2-D Shear Wave Elastography: Prospective Interventional Study in 100 Healthy Patients. Ultrasound Med Biol 45, 402-410
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis ... III
1 Einleitung ... 1
1.1 Chronische Lebererkrankungen und Diagnostik der Leberfibrose ... 1
1.2 Elastographische Verfahren ... 3
1.2.1 Strain-Elastographie (SE) ... 3
1.2.2 Scherwellen-Elastographie (SWE) ... 3
1.2.2.1Transiente Elastographie (TE)... 4
1.2.2.2Punkt-Scherwellen-Elastographie (p-SWE) ... 5
1.2.2.32D-Scherwellen-Elastographie (2D-SWE)... 5
1.3 Einflussfaktoren der Scherwellen-Elastographie ... 8
1.3.1 Nahrungsaufnahme und Scherwellen-Elastographie ... 9
2 Material und Methoden... 12
2.1 Studiendesign und Patientenkollektiv... 12
2.2 Untersuchungsablauf ... 12
2.3 Statistische Auswertung ... 15
3 Ergebnisse ... 17
3.1 Demographie des Probandenkollektivs ... 17
3.2 Lebersteifigkeit (2D-SWE) bei lebergesunden Probanden ... 19
3.2.1 Einfluss des Geschlechts ... 20
3.2.2 Einfluss des Alters, des BMIs und des Alkoholkonsums ... 21
3.2.3 Einfluss der Nüchternperiode ... 21
3.2.4 IQR-Wert und der Einfluss des Geschlechts, der Nüchternperiode und des LS- Ausgangswerts ... 22
3.3 Abhängigkeit der Lebersteifigkeit (2D-SWE) von der Nahrungsaufnahme ... 23
3.3.1 Einfluss des Geschlechts auf den postprandialen LSA ... 24
3.3.2 Einfluss des Alters und des BMIs auf den postprandialen LSA ... 24
3.3.3 Einfluss der Medikamenteneinnahme und des Alkoholkonsums auf den postprandialen LSA ... 25
3.3.4 Einfluss der Nüchternperiode auf den postprandialen LSA ... 26
3.3.5 Einfluss des LS-Ausgangswerts auf den postprandialen LSA ... 27
3.3.6 Fibrosestadien des Probandenkollektivs gemäß definierten Cut-off-Werten ... 28
3.4 Abhängigkeit des IQR-Werts von der Nahrungsaufnahme ... 29
3.5 Abhängigkeit des Pfortaderblutflusses von der Nahrungsaufnahme ... 29
3.6 Abhängigkeit des Gallenblasenvolumens von der Nahrungsaufnahme ... 31
4 Diskussion ... 35
4.1 Lebersteifigkeit (2D-SWE) bei lebergesunden Probanden ... 35
4.2 Abhängigkeit der Lebersteifigkeit (2D-SWE) von der Nahrungsaufnahme ... 36
II
4.2.1 Einfluss des LS-Ausgangswerts auf den postprandialen LSA ... 39
4.2.2 Einfluss des Geschlechts, des Alters, des BMIs, des Alkoholkonsums, der Medikamenteneinnahme und der Nüchternperiode auf den postprandialen LSA ... 39
4.3 Abhängigkeit des Pfortaderblutflusses von der Nahrungsaufnahme ... 40
4.4 Abhängigkeit des IQR-Werts von der Nahrungsaufnahme ... 42
4.5 Abhängigkeit des Gallenblasenvolumens von der Nahrungsaufnahme ... 42
4.6 Limitationen der Arbeit ... 43
4.7 Ausblick und Empfehlungen ... 44
5 Zusammenfassung ... 46
6 Anhang ... 48
7 Literaturverzeichnis ... 51
Abkürzungsverzeichnis
2D-SWE 2D-Scherwellen-Elastographie ARFI acoustic radiation force imaging b Regressionskoeffizient
BMI body mass index
CDT carbohydrate deficient transferrin E Elastizität
GBV Gallenblasenvolumen HCV Hepatitis-C-Virus
HSC hepatic stellate cell = hepatische Sternzelle ICR Intercostalraum
IQR interquartile range = Interquartilsabstand LS Lebersteifigkeit
LSA Lebersteifigkeitsanstieg LSM Lebersteifigkeitsmessung
MCV Mittleres Erythrozyten-Volumen
NAFLD non-alcoholic fatty liver disease = nicht-alkoholische Fettlebererkrankung p-SWE Punkt-Scherwellen-Elastographie
PBF portaler Blutfluss r Korrelationskoeffizient ROI region of interest
SD standard deviation = Standardabweichung SE Strain-Elastographie
SWE Scherwellen-Elastographie TE transiente Elastographie V Ausbreitungsgeschwindigkeit ρ Dichte
1 Einleitung 1
1 Einleitung
1.1 Chronische Lebererkrankungen und Diagnostik der Leberfibrose
Die Leber ist ein zentrales und lebenswichtiges Organ des menschlichen Körpers. Speiche- rung und Ausscheidung von Stoffwechselprodukten, Biotransformation und Synthese von Gerinnungsfaktoren sind nur einige Stoffwechselvorgänge, in denen die Leber eine entschei- dende Rolle spielt (Gekle 2009). Eine Voraussetzung, um diese Aufgaben zu erfüllen, ist ein gesundes Organ. Aus einigen Erkrankungen der Leber, wie zum Beispiel viralen Hepatiti- den, kann demnach eine Insuffizienz ihrer Funktion resultieren. Insbesondere bei Chronifi- zierungen von Lebererkrankungen kann es zu einer Vermehrung der extrazellulären Matrix und damit zu einer Fibroseentstehung kommen (Sebastiani et al. 2014). Eine zentrale Rolle spielen hierbei unter anderem die hepatischen Sternzellen (HSC), welche sich in einer ge- sunden Leber in der Ruhephase befinden, Retinoide speichern und saure Gliafaserproteine (GFAP) synthetisieren (Guyot et al. 2006; Kendall et al. 2009). Bei chronischen Leberer- krankungen kommt es durch komplexe autokrine und parakrine Mechanismen zu einer Ak- tivierung der HSC. Diese verlieren daraufhin langsam ihre Speicherfunktion und entwickeln sich zu Myofibroblasten, was zu einer vermehrten Produktion von extrazellulärer Matrix führt (Elpek 2014).
Zu den häufigsten Ursachen der Entwicklung einer Leberfibrose zählen vor allem die alko- holische und die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung sowie eine Infektion mit dem He- patitis B- oder C-Virus (Guyot et al. 2006; Kendall et al. 2009). Zudem kann eine Leber- fibrose auch aufgrund von Autoimmunprozessen oder im Rahmen von Stoffwechselerkran- kungen wie Morbus Wilson oder der Hämochromatose entstehen (Crownover und Covey 2013; Poujois und Woimant 2018). Auch Erkrankungen wie die primäre biliäre Cholangitis (PBC) können eine Leberfibrose oder Zirrhose zur Folge haben (Poupon 2015).
Durch Voranschreiten der Erkrankungen bzw. der Fibrose kann sich im Verlauf eine Zir- rhose entwickeln (Pinzani und Macias-Barragan 2010). Jährlich versterben weltweit über 1,2 Millionen Menschen an einer Leberzirrhose und ihren Komplikationen (Wang et al.
2016). Die frühzeitige Diagnose des Fibrosegrades bei Patienten mit chronischen Leberer- krankungen ist ausschlaggebend für die Therapieplanung, die Erkrankungsprogression und die Prognose (Dietrich et al. 2017). Der derzeitige Goldstandard in der Fibrose- und Zirrho- sediagnostik ist die Leberbiopsie (Rockey et al. 2009). Dies ist allerdings ein invasives Ver- fahren, welches potenziell einige Komplikationen wie Blutungen oder Infektionen mit sich bringen kann (Strobel et al. 2015). Außerdem wird die gesamte Leber mittels einer Stanzbi- opsie nur durch einen kleinen Gewebszylinder repräsentiert. Unter anderem aufgrund dessen
kann es zu Fehlklassifikationen der Fibrose/Zirrhose kommen. Nur 65-75 % der Leberbiop- sien mit einer Zylindergröße von 15 - 25 mm klassifizieren den Fibrosegrad korrekt nach dem METAVIR-Score (Bedossa et al. 2003). Ein weiterer Faktor, der die Biopsie in ihrer diagnostischen Genauigkeit limitiert, ist die hohe Intra- und Interbeobachtervariabilität (Baunsgaard et al. 1979; Regev et al. 2002).
Dies führte dazu, dass nach alternativen Methoden in der Fibrosediagnostik gesucht und in den vergangenen Jahren viel Forschung auf diesem Gebiet betrieben wurde. Im Vordergrund standen hierbei vor allem Verfahren zur Weiterentwicklung radiologischer und sonographi- scher Verfahren. Die Sonographie ermöglicht es, einen großen Bereich der Leber nicht-in- vasiv zu untersuchen und durch Echogenitätsunterschiede Pathologien zu detektieren. Eine Hypertrophie des Lobus caudatus, Veränderungen der Leberoberfläche und des hepatisch venösen Blutflusses können auf eine Zirrhose hinweisen, wobei die Beurteilung der Leber- oberfläche die höchste diagnostische Genauigkeit zeigt (Colli et al. 2003). In bis zu 85 % der Patienten mit chronischen Lebererkrankungen ist die Detektion einer Zirrhose mittels B- Bild-Sonographie möglich, jedoch ist die Präzision in der Diagnostik durch anatomische Gegebenheiten und vor allem durch die Untersucherabhängigkeit begrenzt (Aubé et al.
1999). Ein weiterentwickelter Ansatz mit sonographischem Hintergrund ist die Elastogra- phie. Dabei handelt es sich um eine Messung der Gewebselastizität bzw. Gewebssteifigkeit.
Hierbei wurde sich zunutze gemacht, dass während eines chronischen Prozesses, wie der Fibrose, das Lebergewebe an Steifigkeit zunimmt und an Elastizität verliert (Ferraioli et al.
2015). Schon im 17. Jahrhundert v. Chr. wurde die Palpation zur Beurteilung der Gesundheit von menschlichen Organen genutzt (Wilkins 1964). Es galt die Annahme, dass sich gesundes und krankes Gewebe hinsichtlich ihrer Steifigkeit und Elastizität voneinander unterscheiden (Garra 2015). Und auch heute spielt die Palpation bei der klinischen Untersuchung eine wichtige Rolle. Allerdings ist es nur möglich, von der Oberfläche aus erreichbare Organe zu beurteilen. Die Elastographie stellt eine nicht-invasive Methode dar, die es erlaubt, auch tie- ferliegende Organe und Strukturen bezüglich ihrer visko-elastischen Eigenschaften zu un- tersuchen und kann als eine Art „elektronische Palpation“ angesehen werden (Bamber et al.
2013). Die Elastographie ist ein kostengünstiges und schnelles Verfahren ohne Strahlenbe- lastung und bietet im Vergleich zu vielen anderen Methoden den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer nicht vorhandenen Invasivität vielfach wiederholt werden kann. Daher spielt die Le- berelastographie nicht nur in der Diagnostik, sondern potenziell auch in Verlaufskontrollen und zur Beurteilung von Therapieerfolgen bei Patienten mit chronischen Lebererkrankungen eine Rolle (Friedrich-Rust und Vermehren 2013). Elastographie wird neben der Leberfibro- sediagnostik auch für die Beurteilung von Pathologien anderer Organe wie Schilddrüse, Prostata, Lymphknoten und Milz verwendet. Ebenfalls findet die Elastographie Anwendung in der Diagnostik von muskuloskelettalen Erkrankungen (Cosgrove et al. 2013). Bei den folgenden Erläuterungen liegt der Schwerpunkt auf Erkrankungen der Leber.
1 Einleitung 3
1.2 Elastographische Verfahren
Es existieren mehrere Elastographieverfahren, die entweder anhand der Methode, mit wel- cher der Impuls appliziert wird, oder anhand der verwendeten Messtechnik der Gewebsde- formation klassifiziert werden können (Treece et al. 2011). Alle Methoden haben gemein- sam, dass sie mittels Ultraschall Gewebsverschiebungen oder Scherwellengeschwindigkei- ten detektieren und daraus Elastizitätsmessungen oder Elastizitätsbilder (Elastogramme) ge- nerieren (Bamber et al. 2013).
1.2.1 Strain-Elastographie (SE)
Eine quasi-statische Methode, bei der die Gewebsverschiebung durch externen Druck unter Verwendung einer Sonde oder endogenen Drucks (zum Beispiel durch kardiovaskuläre Be- wegungen) erzeugt wird, ist die Strain-Elastographie (SE) (Cosgrove et al. 2013). Durch manuelle Kompression des Gewebes mittels einer Sonde kommt es zu axialen Gewebsver- schiebungen der zu untersuchenden Region. Die Bewegung des Untersuchungsbereichs wird mit einem festgelegten Ultraschall-Tracking-Algorithmus verfolgt. Die entstehenden Echo- signale werden mit den Signalen des jeweilig vorherigen Bildes an mehreren Bildpunkten miteinander verglichen. Daraus wird im Anschluss die Verschiebung elektronisch errechnet.
Eine bildliche Darstellung erfolgt, indem die Ergebnisse der Berechnung als Elastogramm über das konventionelle Ultraschall-B-Bild gelegt und in Grautönen oder farblich codiert angezeigt werden (Bamber et al. 2013; Cosgrove et al. 2013; Jiang und Hall 2015). Die Darstellung als Elastogramm ist eine semi-quantitative Abbildung und kann nicht direkt in die Lebersteifigkeit (LS) übersetzt werden (Cosgrove et al. 2013). Absolute Elastizitätswerte bleiben unbekannt (Franckenberg et al. 2016). Ein Vorteil dieser Messmethode ist, dass sie in Echtzeit erfolgt und eine hohe räumliche Auflösung bietet. Allerdings werden die Mess- ergebnisse stark vom Untersucher beeinflusst und sind von Faktoren wie Atembewegungen und kardiopulmonalen Pulsationen abhängig (Cosgrove et al. 2013). Aktuell findet die Strain-Elastographie vor allem in der Diagnostik von Schilddrüsenerkrankungen Anwen- dung (Sun et al. 2014). In der Leberdiagnostik spielt die SE eine untergeordnete Rolle (Cosgrove et al. 2013).
1.2.2 Scherwellen-Elastographie (SWE)
Neben der quasi-statischen Strain-Elastographie haben sich einige weitere Methoden etab- liert, die sich dynamische Verfahren nennen. Dazu zählen die transiente Elastographie (TE), die Punkt-Scherwellen-Elastographie (p-SWE, ARFI quantification) und die 2D-Scherwel- len-Elastographie (2D-SWE). All diesen Verfahren ist gemein, dass Scherwellen generiert werden. Mithilfe der Geschwindigkeitsanalyse dieser Schwerwellen können quantitative
Aussagen über die Gewebselastizität getroffen werden, denn die Ausbreitungsgeschwindig- keit einer Scherwelle und die Gewebselastizität sind über Youngs Elastizitätsmodul (E = 3 ρV²) miteinander verknüpft (Bamber et al. 2013; Cosgrove et al. 2013; Dietrich et al. 2017).
Scherwellen sind genauso wie konventionelle Ultraschallwellen mechanische Wellen, die sich im Gewebe ausbreiten können. Es gibt allerdings auch elementare Unterschiede beider Wellenformen. Scherwellen sind im Gegensatz zu Ultraschallwellen transversal, ähnlich wie Wasserwellen, die entstehen, wenn ein Gegenstand ins Wasser fällt. Die Wellen breiten sich also senkrecht zum applizierten Impuls aus. Außerdem werden sie im Gewebe schneller ab- geschwächt als longitudinale Ultraschallwellen. Zudem erreichen Scherwellen eine viel ge- ringere Ausbreitungsgeschwindigkeit. Wegen der unterschiedlichen Eigenschaften beider Wellenformen können Ultraschallwellen genutzt werden, um durch Scherwellen ausgelöste minimale Gewebsbewegungen zu detektieren und Elastogramme zu erstellen (Cosgrove et al. 2013).
1.2.2.1 Transiente Elastographie (TE)
Die TE misst die Geschwindigkeit einer Scherwelle, die durch einen mechanischen Impuls in Form von Vibration ausgelöst wird. Eine automatische Bewegung der Ultraschallsonde gibt einen 50-Hz-Impuls an die Körperoberfläche ab, nachdem der Untersucher manuell Druck auf den Schallkopf ausübt. Die ausgelösten Scherwellen breiten sich mit annähernd konstanter Geschwindigkeit axial im Gewebe aus. Mithilfe von konventionellen Ultraschall- wellen wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit (V) der Scherwelle gemessen. Bei bekannter Dichte (ρ) lässt sich die Elastizität der Leber (E) mittels Youngs Modul berechnen (E = 3 ρV²) (Bamber et al. 2013; Dietrich et al. 2017). Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Untersucher keine visuelle Rückmeldung in Form eines B-Bilds oder Elastogramms erhält, denn die Geräte, welche das Verfahren der TE nutzen, wurden speziell für die Elastographie entwickelt. Aufgrund dessen ist die Durchführung einer konventionellen Ultraschalluntersu- chung nicht möglich. Das bedeutet zudem, dass der Untersucher keine visuelle Kontrolle über die Auswahl der zu untersuchenden anatomischen Region hat. Außerdem ist eine Ver- wendung bei Patienten mit Aszites nicht möglich (Bamber et al. 2013). Zu erwähnen ist jedoch, dass zu diesem Elastographieverfahren aktuell die beste klinische Studienlage vor- liegt. Es existieren über 1300 Studien, in denen die einzelnen Fibrosestadien - mit der His- tologie als Referenzstandard - definiert wurden. Außerdem findet die TE seit 15 Jahren An- wendung in der klinischen Praxis (Sandrin et al. 2003). Die diagnostische Präzision in der Leberfibrose- und Leberzirrhosediagnostik ist bereits ausführlich untersucht worden. Beson- ders gut geeignet ist die TE zum Ausschluss einer Zirrhose. Eine Differenzierung zwischen den Fibrosestadien F0 und F1 sowie die Bestätigung einer Zirrhose erwiesen sich als schwie- rig. Allerdings zeigte sich eine gute diagnostische Präzision in der Differenzierung zwischen einer milden bzw. keiner Fibrose und einer signifikanten Fibrose (Castéra et al. 2005; Tal- walkar et al. 2007; Boursier et al. 2008; Castera et al. 2008; Friedrich-Rust et al. 2008;
1 Einleitung 5
Tsochatzis et al. 2011; Frulio und Trillaud 2013). Zudem ist die Intra- und Interbeobachter- vergleichbarkeit in mehreren Studien als exzellent beurteilt worden (Fraquelli et al. 2007;
Boursier et al. 2008). Aufgrund der Vorteile, welche die TE zu bieten hat, ist sie heute ein Teil der deutschen und auch der europäischen Leitlinie für die Behandlung der chronischer Hepatitis C (Mutimer et al. 2014). Auch in der europäischen Leitlinie für die Behandlung von Patienten mit alkoholbedingter Fettlebererkrankung wird die Elastographie als aner- kanntes Verfahren in der Leberfibrosediagnostik erwähnt (Mathurin et al. 2012). Ebenfalls hat die deutsche DGVS Leitlinie die TE in den diagnostischen Algorithmus der nicht-alko- holischen Fettlebererkrankung (NAFLD) implementiert (Roeb et al. 2015).
1.2.2.2 Punkt-Scherwellen-Elastographie (p-SWE)
Da die TE nur in wenigen Kliniken verfügbar war, haben in den letzten Jahren nahezu alle Hersteller von Ultraschallgeräten begonnen, eine Elastographie-Funktion (p-SWE oder 2D- SWE) in ihre Geräte zu intergieren. Die p-SWE, die auch als acoustic radiation force impuls quantification (ARFI quantification) bekannt ist, hat ebenfalls in der Diagnostik von Leber- pathologien an Bedeutung gewonnen. Über die Ultraschallsonde wird ein akustischer Kur- zimpuls (push pulse) an das Gewebe abgegeben. Dies führt zu Mikroverschiebungen in der zu untersuchenden Gewebsregion. Durch diese Gewebsverschiebungen werden Scherwellen generiert, die sich, wie oben erwähnt, senkrecht zum gegebenen Impuls ausbreiten. Die Ge- schwindigkeit der entstandenen Scherwellen wird mittels Ultraschallwellen registriert, in- dem die zeitliche Ankunft der Scherwelle an zwei Grenzen einer zuvor bestimmten region of interest (ROI) verglichen wird. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird in Meter pro Se- kunde (m/s) angegeben (Nightingale et al. 2003; Bamber et al. 2013). Wie auch bei der TE wird kein Elastogramm erstellt. Im Gegensatz zu TE ist es allerdings möglich, die ROI unter B-Bild-sonographischer Sicht zu platzieren, denn die p-SWE ist in ein konventionelles Ult- raschallgerät integriert. Nachteilig ist jedoch, dass nur eine Messung pro B-Bild erzeugt wer- den kann, da es sich bei dem scherwellengenerierenden Signal nur um einen einzelnen Im- puls handelt. Aufgrund dessen ist das repräsentative Areal, verglichen mit der 2D-SWE, eher klein (Bamber et al. 2013). Die p-SWE hat sich bereits in der Leberfibrosediagnostik etab- liert, was anhand mehrerer Studien belegt wurde (Takahashi et al. 2010; Sporea et al. 2012).
Bezüglich der diagnostischen Präzision der einzelnen Fibrosestadien ist sie mit der TE ver- gleichbar (Rizzo et al. 2011). Zudem zeigten einige Studien eine exzellente Intra- und Inter- beobachtervergleichbarkeit bei gesunden Probanden und auch bei Patienten mit chronischen Lebererkrankungen (Friedrich-Rust et al. 2009; Guzmán-Aroca et al. 2011; Ferraioli et al.
2014).
1.2.2.3 2D-Scherwellen-Elastographie (2D-SWE)
Die 2D-SWE, welche in der vorliegenden Studie verwendet wurde, besitzt eine ähnliche Funktionsweise wie die p-SWE, wurde aber erweitert durch eine größere ROI. Diese ver-
größerte ROI wird durch das Senden von mehreren simultanen push pulses an unterschied- liche Lokalisationen erreicht. Jeder einzelne push pulse führt zu einem Ultraschall-Echo- Bild. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Scherwellen wird, wie bei der p-SWE mithilfe von Ultraschallwellen detektiert. Dieser Prozess wird für jeden einzelnen push pulse wie- derholt. Die Tatsache, dass mehrere Scherwellen simultan generiert werden führt dazu, dass mehrere kleine Scherwellen-Bilder erzeugt werden. Diese Einzelbilder werden daraufhin wie ein Mosaik zusammengesetzt. So entsteht ein großes zweidimensionales Elastogramm.
Dieses in Farbskalen kodierte Elastogramm kann einem konventionellen B-Bild überlagert oder separat angezeigt werden. Eine blaue Farbgebung zeigt weiches Gewebe, rote Farbge- bung hartes Gewebe (siehe Abbildung 1). Die Angabe der Scherwellengeschwindigkeit er- folgt in m/s oder mithilfe des Youngs Modul in kPa. Zusätzlich zu der Darstellung des Elastogramms positioniert der Untersucher Messboxen (q-boxes) an gewünschten Lokalisa- tionen innerhalb der ROI. Dies ermöglicht eine Darstellung statistischer Größen wie Median, Standardabweichung, Interquartilabstand, Minimum und Maximum in kPa (Bamber et al.
2013; Frulio und Trillaud 2013; Dietrich et al. 2017).
Abbildung 1: Graphische Darstellung der Generierung von Scherwellen mittels push pulses, der Ausbreitung und der Detektion der Scherwellen (Gerät LOGIQ E9, GE).
Die 2D-SWE bietet den Vorteil, zusätzlich zu den statistischen Messwerten, ein farbcodier- tes zweidimensionales Echtzeit-Elastogramm der Gewebselastizität anzugeben. Zudem ist die ROI, durch mehrere Messpunkte, deutlich größer und in ihrer Messtiefe und Größe indi- viduell verstellbar. Aufgrund dessen erhält der Untersucher Informationen über ein größeres repräsentatives Gewebsareal als bei den anderen Verfahren. Zwei der hauptvertretenden Fir- men, die 2D-SWE in konventionelle Ultraschallgeräte integriert haben sind SuperSonicIma- ging mit dem Gerät Aixplorer und GE Healthcare mit dem Gerät LOGIQ E9. Aufgrund der Neuheit des Verfahrens (verglichen mit anderen Elastographieverfahren) ist die Studienlage, in Bezug auf die Lebersteifigkeitsmessung (LSM) mittels 2D-SWE, aktuell begrenzt. Auf
push pulses
detection pul- ses
Scherwellen
1 Einleitung 7
die vorhandene Literatur, besonders zum Gerät LOGIQ E9, welches für diese Studie ver- wendet wurde, wird im späteren Verlauf eingegangen. Zunächst sollen die Besonderheiten der verwendeten Technik des LOGIQ E9s erläutert werden, die es von anderen Geräten un- terscheiden.
Wie oben beschrieben, werden bei der 2D-SWE multiple push pulses simultan an das Ge- webe gesendet und somit mehrere Scherwellen erzeugt. Um die Ausbreitungsgeschwindig- keit dieser zu detektieren, werden bis zu 20000 Ultraschallbilder pro Sekunde aufgenommen.
Dieses Verfahren nennt sich UltraFast™ Imaging (Frulio und Trillaud 2013). Eine solch hohe Bildfrequenz ist zeitlich abhängig von zwei Faktoren: der acquisition time (Erfassungs- zeit) und der cooling time. Die acquisition time ist die Zeit, welche von dem Gerät benötigt wird, um ein Bild zu generieren. Die cooling time die Zeit, bis die nächste Datenerhebung erfolgen kann. Um beide Faktoren zeitlich zu minimieren, nutzt LOGIQ E9 besondere Tech- niken. Zum einen werden, wie bereits erklärt, multiple push pulses simultan als Muster an das Gewebe gesendet. Dies ermöglicht es, die acquisition time trotz der vielen Impulse nicht zu verlängern. GE nennt dies comb-push excitation. Für die Problematik der hohen Bildfre- quenz nutzt das Gerät ein Zeit-Intervall-Tracking-Schema (time-interleaved-shear-wave- tracking), wobei die Gewebsantwort an unterschiedlichen Lokalisationen zu jedem Zeit- punkt der Messung detektiert wird. Fehlende Datensätze werden interpoliert. Dies vermin- dert die Anzahl der benötigten push pulses und reduziert die benötigte Bildfrequenz. Durch dieses Verfahren entsteht eine komplizierte bildliche Darstellung der Scherwellen, die teil- weise miteinander kollidieren. Das directional filtering erlaubt Scherwellen nach ihrer Ver- laufsrichtung zu filtern, was die Darstellung deutlich vereinfacht. Mittels local shear wave speed estimation wird für beide Verlaufsrichtungen (links und rechts) ein Scherwellenbild und eine Korrelationskoeffizientenkarte generiert. Diese werden dann übereinandergelegt und ein zweidimensionales Elastogramm entsteht (GE Healthcare 2014).
Wie bereits erwähnt, ist die Studienlage bezüglich Leberfibrosediagnostik mittels 2D-SWE limitiert. Ferraioli et al. untersuchten die diagnostische Präzision der Fibrosediagnostik an- hand des Aixplorers (SuperSonicImaging). Hierbei wurde deutlich, dass die 2D-SWE, ver- glichen mit TE (Gerät Fibroscan), über eine größere Sensitivität in der Diagnostik einer sig- nifikanten (METAVIR F ≥ 2) und einer fortschreitenden Fibrose (METAVIR F = 4) verfügt (Ferraioli et al. 2012). Dies wurde auch anhand weiterer Studien, die Ergebnisse von Le- berbiopsien und von Messungen mit der 2D-SWE miteinander verglichen, bestätigt (Leung et al. 2013). Im Jahr 2016 wurde eine Meta-Analyse aller bis dahin zu 2D-SWE vorhandenen Literatur veröffentlicht. Es wurde gezeigt, dass die 2D-SWE eine gute Methode zur Beurtei- lung des Schweregrads der Leberfibrose darstellt (Jiang et al. 2016).
Das für diese Studie verwendete Gerät LOGIQ E9 (GE Healthcare) wurde im Hinblick auf die diagnostische Genauigkeit von Leberfibrose bei 174 Patienten mit chronischen Leberer- krankungen untersucht. Als Referenz galt hier die Leberbiopsie. Eine signifikant positive
Korrelation mit den histologischen Fibrosestadien nach METAVIR wurde beobachtet. Au- ßerdem ergab sich bei der Kontrollgruppe gesunder Probanden eine exzellente Interbe- obachtervergleichbarkeit (Serra et al. 2018). Ein Vergleich der Interbeobachtervariabilität an Geräten der p-SWE, der TE und dem LOGIQ E9 zeigte vergleichbar gute Ergebnisse.
Besonders das LOGIQ E9 erzielte hier eine exzellente Reproduzierbarkeit. Die Messungen wurden allerdings nicht an Probanden/Patienten, sondern an einem Leberfibrosephantom durchgeführt. Die exakten Messwerte in kPa variierten teilweise jedoch deutlich zwischen den Geräten, trotz der Verwendung identischer Phantome (Mulabecirovic et al. 2018). Moga et al. untersuchten die Inter- und Intrabeobachtervariabilität an lebergesunden Probanden und Patienten mit Leberzirrhose. Sie verglichen die Werte der LSM von drei Untersuchern mit jeweils unterschiedlichem Erfahrungsstand in der Sonographie und in der Elastographie.
Die Ergebnisse sowohl der Inter- als auch der Intrabeobachtervergleichbarkeit erwiesen sich als exzellent (Moga et al. 2018).
Bende et al. veröffentlichten zwei Artikel mit teilweise konträren Aussagen. In einer der beiden Studien wurde eine starke positive Korrelation zwischen Ergebnissen der TE und der 2D-SWE (mit LOGIQ E9), sowohl bei Patienten mit chronischen Lebererkrankungen als auch bei gesunden Probanden, beschrieben. Allerdings waren die Messwerte der 2D-SWE bei Probanden mit Fibrose im Mittel signifikant niedriger als die der TE (Bende et al. 2017).
Eine zweite Studie mit ausschließlich lebergesunden Probanden zeigte nur eine schwache positive Korrelation beider Verfahren. Zudem waren die Messwerte der 2D-SWE bei leber- gesunden Probanden höher als die Messwerte der TE (Bende et al. 2018). Fang et al. stellte die 2D-SWE (Gerät LOGIQ E9 GE) der p-SWE (Gerät VirtualTouch Siemens) gegenüber.
Hier zeigte sich eine signifikante Korrelation der Messwerte beider Verfahren bei gesunden Probanden (Fang et al. 2017). Weitere Studien werden erwartet.
Wie anhand der oben erwähnten Arbeiten bereits deutlich wurde, sind die Messwerte der Elastographiegeräte und auch der einzelnen Verfahren untereinander nicht direkt vergleich- bar. Dies liegt unter anderem daran, dass unterschiedliche Techniken und Berechnungsme- thoden verwendet werden. Deshalb existieren systemspezifische Cut-off-Werte. Die erho- benen Messwerte sollten daher immer in Abhängigkeit vom verwendeten Gerät und Verfah- rens interpretiert werden (Goertz 2015; Piscaglia et al. 2016).
1.3 Einflussfaktoren der Scherwellen-Elastographie
Neben der Fibrose existieren weitere physiologische und pathologische Faktoren, die die Steifigkeit der Leber beeinflussen können. Der Großteil der dazu vorhandenen Literatur be- zieht sich auf Studien mit der TE. Es ist aber davon auszugehen, dass die untersuchten Ein- flussfaktoren auch für die anderen Verfahren von Bedeutung sind (Dietrich et al. 2017). In dem Großteil der durchgeführten Studien wurde ein geschlechtsspezifischer Unterschied zwischen der LS weiblicher und männlicher Probanden beobachtet. Männer zeigten hier
1 Einleitung 9
durchschnittlich höhere LS als Frauen (Colombo et al. 2011; Ling et al. 2013; Huang et al.
2014; Liao et al. 2015). Nur Horster et al. und Madhok et al. beschrieben keine signifikanten Unterschiede bezüglich des Geschlechts (Horster et al. 2010; Madhok et al. 2013). Auch der Einfluss des Alters und des body mass index (BMI) wurde untersucht. Das Alter zeigte kei- nen Effekt auf die LS (Kim et al. 2010; Popescu et al. 2011; Huang et al. 2014). Auch be- züglich des BMIs ergab sich, abgesehen von einer Studie (Liao et al. 2015), keine signifi- kante Beeinflussung der LS (Kim et al. 2010; Popescu et al. 2011; Son et al. 2012; Sirli et al. 2013; Huang et al. 2014). Anhand mehreren Studien wurde gezeigt, dass die LS mit he- patischer Inflammation ansteigt (Arena et al. 2008; Sagir et al. 2008). Zudem führt ein An- stieg der Serumtransaminasen ebenfalls zu einem Anstieg der LS (Coco et al. 2007; Arena et al. 2008). Neben den genannten Faktoren haben auch die extrahepatische Cholestase (Millonig et al. 2008), die Einnahme von Beta-Blockern (Reiberger et al. 2012) und alko- holbedingte Lebererkrankungen eine Erhöhung der LS zur Folge (Mueller et al. 2010;
Bardou-Jacquet et al. 2013). Auch Messungen direkt im Anschluss an körperliche Aktivitä- ten führen zu einem Anstieg der Messwerte, weswegen Patienten mindestens 10 min vor der Untersuchung ruhen sollten (Gersak et al. 2016b). Außerdem wurde gezeigt, dass den Blut- fluss beeinflussende Faktoren ebenfalls die LS verändern. Dazu zählen ein erhöhter ZVD (zentral venöser Druck) (Millonig et al. 2010) und die akut dekompensierte Herzinsuffizienz (Colli et al. 2010). Unklar ist der Einfluss einer Steatose auf die LSM. Es existieren sowohl Studien die dies als Einflussfaktor darstellten (Macaluso et al. 2014; Petta et al. 2015) als auch Studien die das Gegenteil zeigten (Yoneda et al. 2008; Wong et al. 2010). In einer Arbeit zur 2D-SWE wurde der Einfluss einer milden Steatose (< 33 % Verfettung) auf die LSM ausgeschlossen (Suh et al. 2014). Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor ist die Nah- rungsaufnahme. Hierauf soll im Verlauf genauer eingegangen werden.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die bekannten Einflussfaktoren bei der Deu- tung der Messwerte immer zu berücksichtigen sind. Die Interpretation der erhobenen Le- bersteifigkeitswerte sollte ausschließlich durch einen Experten und unter Berücksichtigung der jeweiligen klinischen Fragestellung bzw. der Ätiologie der Erkrankung erfolgen (Dietrich et al. 2017).
1.3.1 Nahrungsaufnahme und Scherwellen-Elastographie
Die Analyse der Nahrungsaufnahme als Einflussfaktor auf die LS ist zentraler Gegenstand meiner Arbeit. Im Detail möchte ich untersuchen, ob die Nahrungsaufnahme Einfluss auf die LSM mittels 2D-SWE, bei gesunden Probanden hat. Welche Relevanz die Klärung dieser Frage hat, soll im Folgenden verdeutlicht werden.
Zunächst soll untersucht werden, ob die Nahrungsaufnahme grundsätzlich eine Auswirkung auf die LS hat, denn dies hätte die Konsequenz, dass Patienten zu einer elastographischen Untersuchung nüchtern einbestellt werden sollten. Im Alltag einer Klinik sind zwei Patien- tengruppen zu unterscheiden, die ambulanten und die stationären Patienten. Elektiv geplante
sonographische Untersuchungen werden, wie auch andere diagnostische Verfahren im kli- nischen Alltag, möglichst am Vormittag oder frühen Nachmittag durchgeführt. Aufgrund von dringenden Notfällen oder aus Kapazitätsgründen kann es zu Verzögerungen oder Ter- minverlegungen kommen. Dies bedeutet für Patienten, die nach einer nächtlichen Fastenpe- riode einbestellt wurden, weiter auf Nahrung zu verzichten. Das führt zu Unannehmlichkei- ten für die Patienten. Es stellt sich die Frage, für welchen Zeitraum es vertretbar ist, einen Patienten nüchtern zu lassen. Zum anderen stellt die verlängerte Nüchternperiode ein Prob- lem für den Stationsalltag dar, denn dem Pflegepersonal ist es nicht möglich, die Patienten zu kontrollieren. Auch bei ambulanten Patienten gibt es Unsicherheiten bezüglich der Nüch- ternheit. Viele dieser Patienten können den Zeitraum, in dem sie auf Nahrung verzichtet haben, nicht genau benennen. Hier stellt sich die Frage, ob es einen relevanten diagnosti- schen Unterschied zwischen verschiedenen Nüchternzeiträumen gibt. Wäre dieser zeitliche Unterschied nicht relevant, würde das den klinischen Alltag erleichtern. Eine Nahrungska- renz von wenigen Stunden ist im Vergleich zu einer nächtlichen Fastenperiode leichter um- setzbar. Falls die Fastenperiode nicht bekannt ist, besteht eine Unsicherheit bei der Interpre- tation der erhobenen Werte. Stellt ein erhöhter Messwert einen Hinweis auf eine Leber- fibrose dar oder ist der Messwert einer zeitlich verringerten Fastenperiode geschuldet? Wie wäre der Nüchternwert des Patienten? Wie bereits erwähnt hat die Elastographie bereits Ein- zug in die Leitlinien für die Behandlung chronischer Hepatitis C und NAFLD gefunden.
Besonders hier ist es wichtig, ob die Werte des Patienten intraindividuell, bei unterschiedlich langen Fastenperioden, vergleichbar sind. Dies ist von besonderer Bedeutung, denn die Messwerte der Elastographie haben hier direkten Einfluss auf das Management der Erkran- kung. Schlussendlich stellt sich die Frage, welche Konsequenz aus auffälligen Messungen, nach unbekannter oder zu kurzer Fastenperiode, resultiert. Eine nochmalige Einbestellung des Patienten oder eine weiterführende invasive Diagnostik stellen einerseits einen möglich- erweise vermeidbaren Kosten- und Zeitaufwand für die Klinik dar. Andererseits ist die Wie- dervorstellung mit einer großen Unsicherheit und Sorge des Patienten verbunden. Zudem sind Komplikationen durch weitere invasive diagnostische Verfahren, wie zum Beispiel die Leberbiopsie, nie auszuschließen. All diese Argumente machen die Wichtigkeit der Analyse des Einflusses der Nahrungsaufnahme auf die LSM deutlich.
Einige Arbeitsgruppen haben bereits Artikel zu dieser Thematik veröffentlicht. Anhand der aktuellen Studienlage ist zu erkennen, dass die Nahrungsaufnahme einen signifikanten An- stieg der LS zur Folge zu haben scheint. Allerdings zeigten sich im Vergleich der Studien teilweise starke Diskrepanzen in den Lebersteifigkeitsveränderungen. Es wurden postpran- dial Anstiege der LS von 2,2 % bis hin zu 31 % beobachtet (Goertz et al. 2012; Popescu et al. 2013; Gersak et al. 2016a; Gersak et al. 2016b; Kjærgaard et al. 2017). Es herrscht Unei- nigkeit bezüglich der empfohlenen Fastenperiode vor der Durchführung einer Elastographie, da verschiedene Zeiträume bis zum Erreichen des Ausgangswerts beschrieben wurden. Ei- nige Arbeiten empfehlen eine nächtliche Fastenperiode (Berzigotti et al. 2013), andere eine
1 Einleitung 11
Nüchternheit von 3 h (Mederacke et al. 2009; Popescu et al. 2013; Lemoine et al. 2014) und wiederum andere Arbeiten kamen zu dem Ergebnis, dass 2 h ausreichend seien (Goertz et al. 2012; Arena et al. 2013; Alvarez et al. 2015). Außerdem wurde die Relevanz von unter- schiedlich langen Nüchterzeiträumen vor der LSM bislang nicht untersucht. Auch der Ein- fluss von Faktoren wie Geschlecht, BMI und Alter, in Bezug auf den Anstieg der LS nach Nahrungsaufnahme, ist nicht eindeutig geklärt. Ein postprandialer Anstieg des portalen Blut- flusses wurde in der Mehrzahl der Arbeiten gezeigt, allerdings korrelierte dieser nicht signi- fikant mit dem Anstieg der LS (Berzigotti et al. 2013; Alvarez et al. 2015). Unklarheit herrscht bezüglich des Einflusses der Nahrungsaufnahme auf die Validität der LSM. Es be- steht der Verdacht, dass die Einnahme einer Mahlzeit die Frequenz von validen Messungen reduziert (Lemoine et al. 2014). Wie auch die anderen Einflussfaktoren betreffend, bezieht sich der Großteil der vorhandenen Literatur zum Thema Nahrungsaufnahme auf Beobach- tungen der TE. Die Studienlage zur 2D-SWE und vor allem zu dem hier verwendeten Gerät (LOGIQ E9) ist aktuell begrenzt. Wie bereits oben erläutert, können die Elastographiegeräte und auch die einzelnen Verfahren untereinander nicht direkt verglichen werden. Aufgrund dessen ist es von Relevanz den Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die LS, gemessen mit dem Gerät LOGIQ E9, zu untersuchen. Darüber hinaus zeigte die einzige Studie zu LOGIQ E9, im Vergleich zu allen anderen bisher veröffentlichten Studien, konträre Ergebnisse.
Diese kleine, bisher nur als Abstract publizierte Studie, beobachtete keinen signifikanten Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die LS (Popescu et al. 2016). Als mögliche Ursache für einen geringeren Einfluss der Nahrungsaufnahme bei dem Gerät LOGIQ E9 könnte vermutet werden, dass die LS-Werte bei gesunden Probanden vergleichbar oder sogar höher sind als Messungen der TE (Bende et al. 2018), Patienten mit höhergradiger Fibrose jedoch deutlich niedrigere Werte aufweisen (Bende et al. 2017; Barr 2018). Wenn eine Zunahme der Fibrose nur eine geringe Erhöhung der LS bewirkt, könnte der Einfluss der Nahrungsaufnahme ver- nachlässigbar sein.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Frage zu beantworten, ob die Nahrungsaufnahme einen Einfluss auf die 2D-SWE bei lebergesunden Probanden hat. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern Faktoren wie Geschlecht, BMI, Alter, Alkoholkonsum, Medikamenten- einnahme und die Nüchternperiode sowohl die LS vor Einnahme einer Mahlzeit als auch die mögliche nahrungsbedingte Veränderung der LS beeinflussen. Zusätzlich wird geprüft, ob die Nahrungsaufnahme die Validität der LSM verändert und ob die erhobenen Messwerte der LS mit denen des PBF und des GBV korrelieren.
2 Material und Methoden
2.1 Studiendesign und Patientenkollektiv
Bei der durchgeführten Studie handelt es sich um eine prospektive, monozentrische klinische Studie zur Untersuchung des Einflusses der Nahrungsaufnahme auf die LS gesunder Pro- banden, durchgeführt in der Klinik für Gastroenterologie und gastrointestinale Onkologie des Universitätsklinikums Göttingen. Eine positive Begutachtung der Ethikkommission der Universitätsmedizin Göttingen lag am 31.07.2017 mit dem Aktenzeichen 5/7/17 vor.
Es wurden 100 freiwillige Probanden in dem Zeitraum vom 16.08.2017 bis 31.11.2017 un- tersucht. Die Rekrutierung der 100 Probanden erfolgte über direkte Ansprache.
Voraussetzung für die Teilnahme an der Studie waren Einwilligungsfähigkeit, Volljährigkeit und die freiwillige Teilnahme. Außerdem mussten die Probanden mindestens 3 h vor der ersten Untersuchung auf jegliche Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme verzichten. Zusätz- lich war es erforderlich, dass es dem Studienteilnehmer möglich war, die Mahlzeit innerhalb von maximal 10 min zu sich zu nehmen. Probanden mit Schluckstörungen, Unverträglich- keiten oder Allergien gegen Bestandteile der Nahrung wurden von der Studie ausgeschlos- sen. Auch Probanden mit Diabetes mellitus Typ 1 oder Typ 2 wurden nicht mit einbezogen.
Vor der Untersuchung wurden die Studienteilnehmer über die nachfolgenden Messungen aufgeklärt und willigten schriftlich ein (Einwilligungserklärung siehe Anhang Abbildung 16). Des Weiteren wurde ein Fragebogen ausgefüllt, der folgende Daten erfasste: Ge- schlecht, Geburtsdatum, Größe in cm, Gewicht in kg, vorhandene Lebererkrankungen, Herz- insuffizienz, Medikamenteneinnahme, Alkoholkonsum (0 g/Tag, 0 - 10 g/Tag, 10 - 20 g/Tag, 20 - 30 g/Tag, > 30 g/Tag) und Stunden der Nüchternheit (3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h, 8 h, 9 h, 10 h, > 10 h). Ergänzt wurde der Fragebogen durch den Untersucher mit einer Probandennum- mer, dem Messdatum, der Messuhrzeit und dem BMI in kg/m² (Fragebogen siehe Anhang Abbildung 15).
2.2 Untersuchungsablauf
Durchgeführt wurde die folgende Untersuchung mit dem Konvexschallkopf C1-6 (4 MHz) des Geräts LOGIQ E9 der Firma GE Healthcare mit der Elastographie Software R1.0.6. Das verwendete Gerät nutzt das Prinzip der 2D-SWE.
Der Untersuchungsablauf bestand aus präprandialen Messungen, der Nahrungsaufnahme, einer Verdauungsphase und postprandialen Messungen. Das exakte Vorgehen wird im Fol- genden beschrieben und in Abbildung 4 dargestellt.
Nach einer intensiven Einarbeitung in die Sonographie und supervidierten Elastographien an über 50 Personen habe ich alle 200 Messungen selbstständig durchgeführt.
2 Material und Methoden 13
Bezüglich der LSM wurde sich an den Empfehlungen des Herstellers sowie der aktuellen EFSUMB-Leitlinie und Empfehlungen zur klinischen Anwendung der Leberelastographie orientiert (Bende et al. 2017; Barr 2018).
Zunächst folgte eine körperliche Ruhephase von 10 - 20 min vor Untersuchungsbeginn. An- schließend lag der Proband, der seit mindestens 3 h keine Nahrung oder Flüssigkeit zu sich genommen hatte, mit entkleidetem Oberkörper und extendiertem rechten Arm in Rücken- lage auf der Untersuchungsliege. Daraufhin verschaffte sich der Untersucher mithilfe der B- Mode-Sonographie einen Überblick über die Anatomie des Abdomens. Der Studienteilneh- mer befand sich in Atemmittellage. Auffälligkeiten (Leberparenchymveränderungen, Häma- ngiome, Cholezystolithiasis etc.) wurden dokumentiert. Der craniocaudale Längsdurchmes- ser der Leber wurde in der rechten Medioclavicularlinie vermessen.
Im Anschluss folgte die präprandiale LSM. Die Ultraschallsonde wurde in den Intercostal- räumen (ICR) so platziert, dass der rechte Leberlappen einsehbar war. Bei der Wahl der ROI war darauf zu achten, dass diese frei von Gefäßen, minimal 1 - 2 cm und maximal 6 cm unterhalb der Leberkapsel positioniert wurde (Dietrich et al. 2017) (Beispielbild siehe Ab- bildung 2).
Abbildung 2: Beispielbild der LSM mittels 2D-SWE (Gerät LOGIQ E9, GE).
Der Proband wurde gebeten, das Atmen in Atemmittellage für einige Sekunden einzustellen, um mögliche Störvariablen wie Atembewegungen auszuschalten. Die ersten Analyseboxen wurden durch die Betätigung des Bedienungsfelds generiert. Nach Abschluss der Messung atmete der Patient weiter. Da seitens des Herstellers eindeutige Qualitätskriterien bezüglich der Auswahl verwertbarer ROIs fehlten, orientierte sich der Untersucher bei der Auswahl dieser an folgenden Empfehlungen anderer Arbeiten, die sich mit 2D-SWE befasst haben.
Messungen in den farbkodierten ROIs wurden nur dann durchgeführt, wenn mehr als zwei Drittel der ROI homogen gefärbt und die Farbübergänge fließend waren. Außerdem wurden nur ROIs verwendet, in denen Artefakte (Verpixelungen, Fehlen eines Signals) weniger als
ROI
- gefäßfrei
- keine Artefakte
- homogene Farbgebung
ein Drittel des Bildes einnahmen und keine scharfen Farbübergänge von blauen zu roten Arealen existierten (Grgurević et al. 2015). ROIs, die diesen Kriterien nicht entsprachen, wurden nicht verwendet (Abbildung 3).
Abbildung 3: Beispielbild einer nicht den Qualitätskriterien entsprechenden ROI (Gerät LOGIQ E9, GE).
Nach Auswahl einer den Qualitätskriterien entsprechenden ROI wurden kreisförmige Mess- boxen (q-boxes), (Durchmesser mindestens 1 cm) innerhalb der ROIs ausgewählt, wobei Überlappungen vermieden wurden. An diesen Regionen berechnete das Gerät nun die LS in kPa. Dieses Vorgehen wurde so lange wiederholt, bis 12 voneinander unabhängige Einzel- messungen generiert worden waren. Die LSM wurden als Zahlenwert in kPa automatisch in einem Arbeitsblatt des Geräts gespeichert. Auf diesem wurde am Ende der Messung neben den Einzelwerten auch der Median in kPa und der Interquartilsabstand (IQR) in kPa ange- geben. Gemäß den Qualitätskriterien des Herstellers wurden nur Messungen mit einem IQR- Wert < 30 % des Medians als valide anerkannt. Die Dauer der Elastographie-Messung betrug in der Regel weniger als 5 min.
Darüber hinaus wurde der Pfortaderblutfluss (PBF) in Zentimeter pro Sekunde (cm/sec), der Gallenblasenlängsdurchmesser in Zentimeter (cm), die Gallenblasenwanddicke in Millime- ter (mm) und das Gallenblasenvolumen (GBV) in Milliliter (ml) ermittelt. Die Vermessung der Gallenblase erfolgte von subcostal in zwei Ebenen. Der PBF wurde von intercostal kurz vor der Aufzweigung in rechten und linken Hauptast gemessen.
Zudem wurde die Echogenität der Leber und der rechten Niere im Hinblick auf Anzeichen einer Steatose, miteinander verglichen. Dies ist von Relevanz, da der Einfluss der Steatose auf die Elastographie wissenschaftlich bisher noch unklar ist (Dietrich et al. 2017).
- scharfe Farbübergänge - Verpixelungen
- Artefakte durch Überlagerung von Blutgefäßen - Inhomogenität
2 Material und Methoden 15
Nach den abgeschlossenen präprandialen Messungen folgte die orale Aufnahme von zwei Fresubin-Trinkflaschen mit insgesamt 800 kcal in 400 ml (2 kcal/ml; 10 g/100 ml Proteine;
7,8 g/100 ml Fett; 22,5 g/100 ml Kohlenhydrate). Zur Auswahl standen zwei Geschmacks- richtungen. Der Proband nahm diese Flüssigmahlzeit in maximal 10 min zu sich. Nach voll- ständigem Verzehr wurde vor Beginn des zweiten Untersuchungsablaufs 30 bis 40 min ab- gewartet.
Im Anschluss folgte die postprandiale Untersuchung, in der alle Parameter (außer der Le- berlängsdurchmesser) nach dem gleichen Vorgehen nochmals erhoben wurden. Zuvor beo- bachtete anatomische Leitstrukturen in räumlicher Nähe der ROI wurden dafür genutzt, alle Messungen an der möglichst selben Stelle durchzuführen. Zur Veranschaulichung des ge- samten Untersuchungsablaufs siehe Abbildung 4.
Alle gemessenen und erhobenen Daten wurden pseudonymisiert handschriftlich und elekt- ronisch gespeichert und im Anschluss in einer Microsoft-Excel-Tabelle dokumentiert. Ins- gesamt nahmen der gesamte Untersuchungsablauf, die Verdauungsperiode und die anschlie- ßende Dokumentation pro Proband ungefähr 60 min in Anspruch.
2.3 Statistische Auswertung
Die statistische Auswertung wurde mithilfe des Programms Statistica (TIBCO, Version 13.3) durchgeführt. Die deskriptive Darstellung der erhobenen Daten erfolgte mittels An- gabe des Mittelwerts, der Standardabweichung und des Minimums und Maximums. Das Signifikanzniveau wurde wie üblich auf p < 0,05 festgelegt. Zunächst wurden die Daten, mittels graphischer Darstellung als Histogramm, auf Normalverteilung geprüft. Der t-Test für abhängige Stichproben wurde genutzt, um die Mittelwerte der Messungen, welche vor und nach Nahrungsaufnahme durchgeführt wurden, miteinander zu vergleichen. Darunter befanden sich die Erhebung der LS, des IQR-Werts, des PBF und des GBV. Geschlechts- spezifische Mittelwertunterschiede wurden mithilfe des t-Tests für unabhängige Stichproben durchgeführt, ebenso die Unterschiede bezüglich Probanden mit und ohne Medikamenten- einnahme. Varianzanalysen (ANOVA) wurden genutzt, um die Mittelwerte der verschiede- nen Alkoholkonsumgruppen und Nüchterngruppen zu vergleichen. Zur Untersuchung von
800 kcal in ≤10 min 10 - 20
min Ruhe 30 - 40 min Verdauung
1. Messung 2. Messung
Abbildung 1: Darstellung des Untersuchungsablaufs. Abbildung 4: graphische Darstellung des Untersuchungsablaufs.
Abhängigkeiten zwischen den normalverteilten, metrisch skalierten Variablen (LS, LS-Aus- gangswert, IQR, PBF, GBV, BMI, Nüchternperiode) wurden Korrelationen nach Pearson und lineare Regressionsanalysen durchgeführt. Unter anderem wurde somit der Einfluss des LS-Ausgangswerts auf den postprandialen Lebersteifigkeitsanstieg (LSA), die Korrelation der LS und des PBF und die Korrelation der postprandialen Veränderungen beider Parameter analysiert. Da das Alter der Probanden keine Normalverteilung zeigte, wurde hier eine Kor- relation nach Spearman verwendet. Um die praktische Relevanz der Ergebnisse zu verdeut- lichen, diente die Einteilung der Effektstärke nach Cohen (1992) als Orientierung. Sowohl für die Korrelationen nach Pearson als auch für die Korrelationen nach Spearman galt r = 0,10 als ein schwacher, r = 0,30 als ein mittlerer und r = 0,50 als ein starker Effekt (r = Korrelationskoeffizient).
3 Ergebnisse 17
3 Ergebnisse
3.1 Demographie des Probandenkollektivs
Insgesamt wurden 100 Probanden untersucht. Die prä- und postprandialen Messungen wa- ren, gemäß den oben genannten Qualitätskriterien in 100 % der Fälle erfolgreich. Unter den 100 Probanden befanden sich 52 Frauen und 48 Männern. Das mittlere Alter des gesamten Kollektivs lag bei 25,8 (± 6,1) Jahren. Die Altersspanne der Frauen lag bei 19 – 54 Jahren, die der Männer bei 19 – 55 Jahren. Bei den Frauen entsprach das durchschnittliche Alter 25,2 (± 4,7) Jahren, bei den Männer lag dies bei 26,4 (± 7,2) Jahren.
Ein weiteres zu untersuchendes Kriterium stellte der BMI dar, der nach der folgenden For- mel berechnet wurde:
BMI = Körpergewicht [kg] / Körpergröße [m]².
Der mittlere BMI aller Studienteilnehmer lag bei 22,43 (± 2,37) kg/m². Die Spannweite der Frauen betrug 17,26 kg/m² - 27,73 kg/m², mit einem durchschnittlichen BMI von 21,43 (±
1,91) kg/m². Die der Männer 19,50 kg/m² - 30,76 kg/m², mit einem durchschnittlichen BMI von 23,52 (± 2,33) kg/m².
Ein Teilnehmer zeigte sonographische Anzeichen einer Steatose. Laut medizinischer Vor- geschichte litt keiner der Studienteilnehmer an Lebererkrankungen oder einer Herzinsuffizi- enz.
Insgesamt gaben 30 Probanden an, regelmäßig Medikamente einzunehmen, darunter 26 Frauen und 4 Männer. Von den weiblichen Probandinnen nahmen 23 ein orales Kontrazep- tivum ein. Je eine Teilnehmerin dieser Gruppe nahm neben dem oralen Kontrazeptivum noch L-Thyroxin, SSNRI (Venlafaxin) oder ein inhalatives Kortisonpräparat ein. Die Verhütung mittels Nuvaring (Etonogestrel/Ethinylestradiol) wurde von einer Probandin angegeben.
Eine Probandin nahm regelmäßig Mesavancol ein. Amoxicillin wurde von einer Teilnehme- rin eingenommen (3 Tage). Unter den Männern nahmen zwei Probanden L-Thyroxin (50 µg bzw. 200 µg) ein. Ein Teilnehmer gab die Einnahme von Ramipril 5 mg an. Ein weiterer männlicher Proband hatte regelmäßig ein xylomethazolinhaltiges Nasenspray angewendet.
Die Angabe des Alkoholkonsums wurde in fünf Gruppen unterteilt, die den Alkoholkonsum pro Tag definierten (0 g/d, 0 – 10 g/d, 10 – 20 g/d, 20 – 30 g/d, > 30 g/d).
Die Gruppe mit 0 g/d umfasste 26 Probanden (15 Frauen, 11 Männer). 50 Teilnehmer gaben 0 – 10 g/d an (29 Frauen, 21 Männer). Einen Alkoholkonsum von 10 – 20 g/d gaben 20 Probanden (8 Frauen, 12 Männer) an. Die Gruppe mit einem Alkoholkonsum von 20 – 30 g/d beinhaltete 4 Probanden (0 Frauen, 4 Männer). Einen Alkoholkonsum von > 30 g/d gab keiner der Teilnehmer an (Tabelle 1).
Zudem wurden von jedem Probanden die Stunden der Nüchternheit vor Untersuchungsbe- ginn angegeben (3 h bis > 10 h). Die Probanden hatten im Durchschnitt 5,5 (± 3,1) h ohne Nahrungsaufnahme verbracht. Die Frauen waren im Mittel seit 5,3 (± 3,0) h nüchtern. Die Männer hatten im Durchschnitt seit 5,6 (± 3,3) h keine Nahrung zu sich genommen. Seit 3 h nüchtern waren insgesamt 32 Probanden (15 Frauen, 17 Männer). 4 h auf Nahrung verzichtet hatten 34 Probanden (21 Frauen, 13 Männer). 5 h keine Nahrung zu sich genommen hatten 5 Probanden (3 Frauen, 2 Männer). Seit 6 h nüchtern waren 5 Studienteilnehmer (2 Frauen, 3 Männer). 7 h Nüchternheit gab keiner der Probanden an. 8 h nüchtern war eine Frau. Seit 9 h nüchtern waren 3 Studienteilnehmer (1 Frau, 2 Männer). 10 h ohne Nahrungsaufnahme verbrachten 8 Probanden (3 Frauen, 5 Männer). Länger als 10 h nüchtern waren 12 Proban- den (6 Frauen, 6 Männer) (Tabelle 1).
Zur Untersuchung des Einflusses der Nüchternperiode auf die LS wurden die Teilnehmer zusätzlich in drei Gruppen eingeteilt (3 h, 4 – 8 h, > 8 h Nüchternheit). Die Gruppe der Probanden mit einer Nüchternzeit von 3 h beinhaltete 32 Probanden (15 Frauen, 17 Männer).
Die Gruppe mit 4 – 8 h umfasste 45 Teilnehmer (27 Männer, 18 Frauen) und die Gruppe mit
> 8 h 23 Probanden (10 Männer, 13 Frauen). Die folgende Tabelle zeigt die Verteilung des Probandenkollektivs bezüglich des Alters, BMIs, Alkoholkonsums, Herz- und Lebererkran- kungen, Nüchternperiode und Medikamenteneinnahme, aufgeschlüsselt nach dem Gesamt- kollektiv und nach dem Geschlecht (Tabelle 1).
3 Ergebnisse 19
3.2 Lebersteifigkeit (2D-SWE) bei lebergesunden Probanden
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die LSM der ersten Untersuchung vor Ein- nahme der Testmahlzeit (Nüchternmessung/ LS-Ausgangswert/ präprandiale Messung). Die Ergebnisse der ersten LSM waren normalverteilt. Im Durchschnitt aller Messwerte ergab sich eine LS von 4,80 (± 0,94) kPa. Nach Höhe der durchschnittlichen LS-Ausgangwerte
Gesamt Frauen Männer
Anzahl 100 52 48
Alter (Jahre) 25,8 ± 6,1 25,2 ± 4,7 26,4 ± 7,2 BMI (kg/m²) 22,43 ± 2,37 21,43 ± 1,91 23,52 ± 2,33
Herzinsuffizienz 0 0 0
Lebererkrankungen 0 0 0
Sonographische Steatoseanzeichen 1 1 0
Alkoholkonsum/Tag:
Gruppe 1 (0 g) Gruppe 2 (0 - 10 g) Gruppe 3 (10 - 20 g) Gruppe 4 (20 - 30 g) Gruppe 5 (> 30 g)
26 50 20 4 0
15 29 8 0 0
11 21 12 4 0 Nüchternheit:
3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h 9 h 10 h
> 10 h
32 34 5 5 0 1 3 8 12
15 21 3 2 0 1 1 3 6
17 13 2 3 0 0 2 5 6 Nüchternheit:
Gruppe 1 (3 h) Gruppe 2 (4 - 8 h) Gruppe 3 (> 8 h)
32 45 23
15 27 10
17 18 13
Medikamenteneinnahme 30 26 4
Tabelle 1: Charakteristika des Probandenkollektivs und Aufschlüsselung nach Geschlecht (n = 100).
wurden zusätzlich drei Gruppen definiert. Eine Gruppe mit niedrigen LS-Ausgangswerten (< 4,5 kPa; n = 41), eine Gruppe mit normalen LS-Ausgangswerten (4,5 - 5,5 kPa; n = 39) und eine Gruppe mit hochnormalen LS-Ausgangswerten (> 5,5 kPa; n = 20).
3.2.1 Einfluss des Geschlechts
Die LSM der Frauen ergab eine durchschnittliche LS von 4,53 (± 0,85) kPa, die der Männer eine mittlere LS von 5,09 (± 0,95) kPa (Tabelle 2). Es zeigte sich ein signifikanter ge- schlechtsspezifischer Unterschied in der LS (p = 0,002) (Abbildung 5). Bei weiblichen Pro- banden wurde im Durchschnitt eine um 0,56 (± 0,18) kPa niedrigere LS gemessen als bei männlichen Probanden.
Tabelle 2: Mittelwerte der LS-Ausgangswerte (± SD) und Minimum bis Maximum der LS in kPa für das Gesamtkollektiv und geschlechtsspezifisch (n = 100, Frauen n = 52, Männer n = 48).
LS-Ausgangswert (kPa) LS Minimum - Maximum (kPa) Gesamt 4,80 (± 0,94) 2,66 – 7,02
Frauen 4,53 (± 0,85) 2,77 – 6,85 Männer 5,09 (± 0,95) 2,66 – 7,02
Mittelwert
Mittelwert±Stdabw.
Min-Max
Frauen Männer
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
LS Ausgangswert (kPa)
Abbildung 5: Boxplot-Diagramme der Mittelwerte der LS-Ausgangswerte weiblicher (n = 52) und männlicher Probanden (n = 48) in kPa (p = 0,002).
-
3 Ergebnisse 21
3.2.2 Einfluss des Alters, des BMIs und des Alkoholkonsums
Bezüglich des Alters der Probanden lag keine Normalverteilung vor. Unter Anwendung des Spearman-Korrelationskoeffizienten zeigte sich keine signifikante Korrelation zwischen der durchschnittlichen LS und dem Alter der Studienteilnehmer (Spearman r = - 0,094, p = 0,351). Der BMI, welcher eine Normalverteilung zeigte, hatte ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf die LS (r = 0,119, p = 0,237). Bei Probanden, die ein Medikament eingenommen haben, wurde eine mittlere LS von 4,79 (± 0,71) kPa beobachtet, bei Probanden ohne Medi- kamenteneinnahme im Durchschnitt eine LS von 4,81 (± 1,02) kPa. Es zeigte sich kein sig- nifikanter Unterschied im Vergleich beider Gruppen (p = 0,906). Der Alkoholkonsum wurde in fünf Gruppen unterteilt (0 g/d, 0 - 10 g/d, 10 – 20 g/d, 20 – 30 g/d, > 30 g/d). In Gruppe 1 wurde im Durchschnitt eine LS von 4,79 (± 0,76) kPa, in Gruppe 2 eine LS von 4,67 (± 0,93) kPa, in Gruppe 3 eine LS von 4,96 (± 1,12) kPa und in Gruppe 4 eine LS von 5,78 (± 0,41) kPa gemessen. Anhand des angegebenen Alkoholkonsums wurde keiner der Probanden der Gruppe 5 zugeordnet (Tabelle 6). Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied im Vergleich aller Gruppen (p = 0,109).
3.2.3 Einfluss der Nüchternperiode
Bezüglich des Einflusses der Nüchternperiode zeigte sich mithilfe einer Regressionsanalyse eine Änderung der LS von -0,05 kPa, bei einer Verlängerung der Nüchternzeit um eine Stunde. Dieser Effekt zeigte keine Signifikanz (b = -0,05, p = 0,072). Zur weiteren Untersu- chung des Einflusses der Nüchternperiode wurden die Teilnehmer in drei Gruppen unterteilt (s. 3.1). Die durchschnittlich höchste LS wurde in Gruppe 1 (3 h) gemessen. Sie lag hier im Mittel bei 4,92 (± 0,95) kPa. In Gruppe 2 (4 - 8 h) wurde im Durchschnitt eine LS von 4,90 (± 0,94) kPa beobachtet. Die niedrigsten LS wurden in Gruppe 3 (> 8 h) gemessen. Die durchschnittliche LS betrug hier 4,44 (± 0,84) kPa (Abbildung 6, Tabelle 7). Die ANOVA zeigte im Vergleich der LS aller drei Nüchterngruppen keine Signifikanz (p = 0,103). Die p- Werte zwischen den einzelnen Gruppen werden in Tabelle 3 gezeigt.
Mittelwert
Mittelwert±Stdabw.
Min-Max
3h 4-8h >8h
Nüchternheit (h)
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
LS Ausgangswert (kPa)
Abbildung 6: Boxplot-Diagramme des LS-Ausgangswerts in kPa gruppiert nach Nüchternheit in h (Gruppe 1 (3 h), n = 32; Gruppe 2 (4 - 8 h), n = 45; Gruppe 3 (> 8 h), n = 23).
Tabelle 3: p-Werte der durchschnittlichen LS für verschiedene Nüchterngruppen (Gruppe 1 (3 h), n
= 32; Gruppe 2 (4 - 8 h), n = 45; Gruppe 3 (> 8 h), n = 23).
Nüchternheit Gruppe 1 (3 h) Gruppe 2 (4 - 8 h) Gruppe 3 (> 8 h)
Gruppe 1 (3 h) 0,997 0,141
Gruppe 2 (4 - 8 h) 0,997 0,125
Gruppe 3 (> 8 h) 0,141 0,125
3.2.4 IQR-Wert und der Einfluss des Geschlechts, der Nüchternperiode und des LS- Ausgangswerts
Der IQR-Wert wurde als Qualitätskriterium der Messungen verwendet. Vor Nahrungsauf- nahme wurde ein durchschnittlicher IQR-Wert von 0,51 (± 0,21) kPa gemessen. Bei weibli- chen Probanden lag dieser im Mittel bei 0,46 (± 0,21) kPa, bei Männern bei 0,57 (± 0,20) kPa. Der geschlechtsspezifische Vergleich ergab einen signifikanten Unterschied (p = 0,006). Der IQR-Wert der Messungen bei männlichen Probanden war im Durchschnitt um 0,11 kPa höher als bei weiblichen Probanden. Der Vergleich der drei Nüchterngruppen, be- zogen auf den IQR-Wert vor Nahrungsaufnahme zeigte keinen signifikanten Unterschied (p
= 0,570). Bei Probanden in Gruppe 1 (3 h) wurde ein durchschnittlicher IQR-Wert von 0,50
-
3 Ergebnisse 23
(± 0,20) kPa gemessen, in Gruppe 2 (4 - 8 h) von 0,54 (± 0,23) kPa und in Gruppe 3 (> 8 h) von 0,48 (± 0,19) kPa. Eine signifikante Korrelation der durchschnittlichen Ausgangswerte der LS und der IQR-Werte konnte nicht beobachtet werden (r = 0,121, p = 0,232).
3.3 Abhängigkeit der Lebersteifigkeit (2D-SWE) von der Nahrungsaufnahme
Zunächst wurden die Mittelwerte der LS vor und nach Nahrungsaufnahme miteinander ver- glichen, ohne Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren. Bei vier Probanden wurde eine Abnahme der LS nach Nahrungsaufnahme festgestellt. Zwei Teilnehmer zeigten keine Ver- änderung der LS. Alle anderen 94 Studienteilnehmer zeigten einen Anstieg der LS. Vor Nah- rungsaufnahme betrug die LS im Mittel 4,80 (± 0,94) kPa. Nach Nahrungsaufnahme wurde eine durchschnittliche LS von 5,74 (± 0,94) kPa gemessen. Es ergab sich ein hochsignifi- kanter Unterschied (p < 0,001) (Tabelle 4, Abbildung 7).
Tabelle 4: durchschnittliche LS (± SD) und Minimum bis Maximum in kPa prä- und postprandial und Berechnung des p-Werts (n = 100).
präprandial postprandial p-Wert
LS (kPa) 4,80 (± 0,94) 5,74 (± 0,94) < 0,001 LS Minimum –
Maximum (kPa) 2,66 – 7,02 3,12 – 8,14
Mittelwert
Mittelwert±Stdabw.
Min-Max
präprandial postprandial
2 3 4 5 6 7 8 9
LS (kPa)
Abbildung 7: Boxplot-Diagramme der prä- und postprandialen Mittelwerte der LS in kPa (p < 0,001, n = 100).
Bei weiblichen Probanden wurde präprandial durchschnittlich eine LS von 4,53 (± 0,85) kPa und postprandial von 5,41 (± 0,95) kPa gemessen (p < 0,001). Bei männlichen Probanden lag die mittlere LS vor Nahrungsaufnahme bei 5,09 (± 0,95) kPa und nach Nahrungsauf- nahme bei 6,09 (± 0,79) kPa (p < 0,001).
Zur Untersuchung potenzieller Einflussgrößen auf den nahrungsbedingten Anstieg der LS wurde für jeden Probanden die Differenz zwischen den beiden LSM (prä- und postprandial) errechnet. Diese Differenz wird im Folgenden als LSA bezeichnet. Im Durchschnitt ergab sich ein Anstieg der LS um 0,93 (± 0,74) kPa (21,6 %) nach Nahrungsaufnahme.
3.3.1 Einfluss des Geschlechts auf den postprandialen LSA
Es zeigte sich kein signifikanter Einfluss des Geschlechts auf den nahrungsbedingten LSA (p = 0,404). Bei weiblichen Probanden wurde durchschnittlich ein LSA von 0,87 (± 0,68) kPa (20,6 %) beobachtet. Bei Männern betrug dieser im Mittel 1,00 (± 0,80) kPa (22,7 %) (Tabelle 5).
Tabelle 5: durchschnittlicher postprandialer LSA (± SD) und Minimum bis Maximum des postpran- dialen LSA in kPa für das Gesamtkollektiv und geschlechtsspezifisch (n = 100, Frauen n = 52, Män- ner n = 48).
postprandialer LSA (kPa) LSA Minimum - Maximum (kPa) Gesamt 0,93 (± 0,74) -0,57 – 3,16
Frauen 0,87 (± 0,68) -0,57 – 2,34 Männer 1,00 (± 0,80) -0,46 – 3,16
3.3.2 Einfluss des Alters und des BMIs auf den postprandialen LSA
Das Alter der Studienteilnehmer korrelierte nicht signifikant mit dem nahrungsbedingten LSA (Spearman r = 0,110, p = 0,274). Zur Untersuchung des Einflusses des BMIs wurde eine Regressionsanalyse durchgeführt. Dabei wurde beobachtet, dass eine Erhöhung des BMIs um 1 kg/m², einen durchschnittlichen LSA von 0,08 kPa zur Folge hat. Der BMI zeigte demnach einen signifikanten Einfluss auf den nahrungsbedingten LSA (b = 0,08, p = 0,010) (Abbildung 8).
3 Ergebnisse 25
16 18 20 22 24 26 28 30 32
BMI (kg/m²)
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Anstieg der LS (kPa)
Abbildung 8: Scatterplot-Diagramm: BMI in kg/m² versus postprandialer LSA in kPa (b = 0,08, p
= 0,010, n = 100).
3.3.3 Einfluss der Medikamenteneinnahme und des Alkoholkonsums auf den postprandialen LSA
Der Vergleich des LSA von Probanden mit und ohne Medikamenteneinnahme zeigte keine Signifikanz (p = 0,770). Der durchschnittliche LSA in der Gruppe ohne Medikamentenein- nahme lag bei 0,95 (± 0,80) kPa, der der Gruppe mit Medikamenteneinnahme bei 0,90 (±
0,59) kPa. Der Vergleich der vier Alkoholkonsumgruppen blieb ohne Signifikanz (p = 0,699). In Gruppe 1 wurde ein durchschnittlicher LSA von 0,85 (± 0,85) kPa, in Gruppe 2 von 1,01 (± 0,73) kPa, in Gruppe 3 von 0,89 (± 0,69) kPa und in Gruppe 4 von 0,67 (± 0,49) kPa gemessen (Tabelle 6).
Tabelle 6: durchschnittliche LS (± SD) prä- und postprandial und der durchschnittliche postprandiale LSA (± SD) in kPa aufgeschlüsselt nach Alkoholkonsumgruppen (Gruppe 1 n = 26, Gruppe 2 n = 50, Gruppe 3 n = 20, Gruppe 4 n = 4).
Alkoholkonsum LS präprandial (kPa)
LS postprandial (kPa)
LSA (kPa) Gruppe 1 (0 g/d) 4,79 (± 0,76) 5,65 (± 0,89) 0,85 (± 0,85) Gruppe 2 (0-10 g/d) 4,67 (± 0,93) 5,68 (± 0,91) 1,01 (± 0,73) Gruppe 3 (10-20 g/d) 4,96 (± 1,12) 5,86 (± 1,03) 0,89 (± 0,69) Gruppe 4 (20-30 g/d) 5,78 (± 0,41) 6,45 (± 0,38) 0,67 (± 0,49)
3.3.4 Einfluss der Nüchternperiode auf den postprandialen LSA
Eine Regressionsanalyse zeigte, dass aus einer Verlängerung der Nüchternperiode um eine Stunde ein durchschnittlicher LSA von 0,01 kPa resultiert. Diese Beobachtung zeigte keine Signifikanz (b = 0,01, p = 0,667). Auch der Vergleich der drei Nüchterngruppen blieb ohne Signifikanz (p = 0,784). Die im Mittel größten nahrungsbedingten LSA wurden in Gruppe 3 (> 8 h) beobachtet. Hier betrug der durchschnittliche LSA 1,00 (± 0,94) kPa. In Gruppe 2 (4 - 8 h) 0,95 (± 0,64) kPa und in Gruppe 1 (3 h) 0,86 (± 0,74) kPa (Tabelle 7, Abbildung 9).
Zu den p-Werten der verglichenen Nüchterngruppen siehe Tabelle 8.
Tabelle 7: durchschnittliche LS (± SD) prä- und postprandial und der durchschnittliche postprandiale LSA (± SD) in kPa aufgeschlüsselt nach Nüchterngruppen (Gruppe 1 n = 32, Gruppe 2 n = 45, Gruppe 3 n = 23).
Nüchternheit LS präprandial (kPa)
LS postprandial (kPa)
LSA (kPa) Gruppe 1 (3 h) 4,92 (± 0,95) 5,79 (± 1,06) 0,86 (± 0,74) Gruppe 2 (4 - 8 h) 4,90 (± 0,94) 5,85 (± 0,86) 0,95 (± 0,64) Gruppe 3 (> 8 h) 4,44 (± 0,85) 5,44 (± 0,89) 1,00 (± 0,94)
Mittelwert
Mittelwert±Stdabw.
Min-Max
3h 4-8h >8h
Nüchternheit (h)
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Anstieg der LS (kPa)
Abbildung 9: Boxplot-Diagramme des postprandialen LSA in kPa gruppiert nach Nüchternheit in h (Gruppe 1 (3 h), n = 32; Gruppe 2 (4 - 8 h), n = 45; Gruppe 3 (> 8 h), n = 23).
